深入解析 Onsemi NVTFS5C673NL 功率 MOSFET

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，功率 MOSFET 是至關(guān)重要的元件，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電源管理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等電路中。今天，我們就來(lái)深入了解 Onsemi 推出的 NVTFS5C673NL 單通道 N 溝道功率 MOSFET，看看它有哪些獨(dú)特的特性和優(yōu)勢(shì)。

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一、產(chǎn)品特性亮點(diǎn)

1. 緊湊設(shè)計(jì)

NVTFS5C673NL 采用了 3.3 x 3.3 mm 的小尺寸封裝，這對(duì)于追求緊湊設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是一大福音。在如今小型化、便攜化的趨勢(shì)下，這種小尺寸封裝能夠有效節(jié)省 PCB 空間，讓設(shè)計(jì)更加靈活。

2. 低導(dǎo)通損耗

該 MOSFET 具有低 $R{DS(on)}$（導(dǎo)通電阻）特性。例如，在 $V{GS}=10V$ 且 $I{D}=25A$ 時(shí)，$R{DS(on)}$ 典型值為 8.1 mΩ，最大值為 9.8 mΩ。低導(dǎo)通電阻可以顯著降低導(dǎo)通損耗，提高電源效率，減少發(fā)熱，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

3. 低電容特性

低電容能夠有效減少驅(qū)動(dòng)損耗，提高開(kāi)關(guān)速度。在高頻應(yīng)用中，這一特性尤為重要，可以降低開(kāi)關(guān)過(guò)程中的能量損耗，提高系統(tǒng)的整體性能。

4. 汽車(chē)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

NVTFS5C673NL 經(jīng)過(guò) AEC - Q101 認(rèn)證，并且具備 PPAP 能力，適用于汽車(chē)電子等對(duì)可靠性要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景。同時(shí)，它還是無(wú)鉛產(chǎn)品，符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)保性能出色。

二、關(guān)鍵參數(shù)解讀

1. 最大額定值

• 電壓參數(shù)：漏源電壓 $V{DSS}$ 最大值為 60V，柵源電壓 $V{GS}$ 范圍為 ±20V。這決定了該 MOSFET 能夠承受的最大電壓，在設(shè)計(jì)電路時(shí)需要確保工作電壓在這個(gè)范圍內(nèi)，以避免器件損壞。
• 電流參數(shù)：在不同溫度條件下，連續(xù)漏極電流有所不同。例如，在 $T{C}=25^{circ}C$ 時(shí)，連續(xù)漏極電流 $I{D}$ 為 50A；而在 $T{C}=100^{circ}C$ 時(shí)，$I{D}$ 降為 35A。脈沖漏極電流 $I{DM}$ 在 $T{A}=25^{circ}C$ 且脈沖寬度 $t_{p}=10s$ 時(shí)可達(dá) 290A。
• 功率參數(shù)：功率耗散 $P{D}$ 也與溫度相關(guān)。在 $T{C}=25^{circ}C$ 時(shí)，$P{D}$ 為 46W；在 $T{C}=100^{circ}C$ 時(shí)，$P_{D}$ 降為 23W。

2. 熱阻參數(shù)

熱阻是衡量器件散熱能力的重要指標(biāo)。該 MOSFET 的結(jié)到殼熱阻 $R{JC}$ 穩(wěn)態(tài)值為 3.2 $^{circ}C$/W，結(jié)到環(huán)境熱阻 $R{JA}$ 穩(wěn)態(tài)值為 48 $^{circ}C$/W。需要注意的是，熱阻會(huì)受到應(yīng)用環(huán)境的影響，實(shí)際使用時(shí)要根據(jù)具體情況進(jìn)行評(píng)估。

3. 電氣特性

• 關(guān)斷特性：漏源擊穿電壓 $V{(BR)DSS}$ 在 $V{GS}=0V$ 且 $I{D}=250mu A$ 時(shí)為 60V，其溫度系數(shù)為 28 mV/$^{circ}C$。零柵壓漏極電流 $I{DSS}$ 在 $V{GS}=0V$、$V{DS}=60V$ 且 $T{J}=25^{circ}C$ 時(shí)為 10nA，在 $T{J}=125^{circ}C$ 時(shí)為 250nA。
• 導(dǎo)通特性：柵極閾值電壓 $V{GS(TH)}$ 在 $V{GS}=V{DS}$ 且 $I{D}=35mu A$ 時(shí)，典型值為 1.2V，最大值為 2.0V。$R{DS(on)}$ 會(huì)隨著柵源電壓和漏極電流的變化而變化，例如在 $V{GS}=10V$ 且 $I{D}=25A$ 時(shí)，$R{DS(on)}$ 典型值為 8.1 mΩ；在 $V{GS}=4.5V$ 且 $I{D}=25A$ 時(shí)，$R_{DS(on)}$ 典型值為 12 mΩ。
• 電荷和電容特性：輸入電容 $C{Iss}$ 在 $V{GS}=0V$、$f = 1MHz$ 且 $V{DS}=25V$ 時(shí)為 880pF，輸出電容 $C{oss}$ 為 450pF，反向傳輸電容 $C{RSS}$ 為 11pF。總柵極電荷 $Q{G(TOT)}$ 在不同條件下有所不同，例如在 $V{GS}=4.5V$、$V{DS}=48V$ 且 $I{D}=25A$ 時(shí)為 4.5nC；在 $V{GS}=10V$、$V{DS}=48V$ 且 $I{D}=25A$ 時(shí)為 9.5nC。
• 開(kāi)關(guān)特性：開(kāi)關(guān)特性與工作結(jié)溫?zé)o關(guān)。開(kāi)啟延遲時(shí)間 $t{d(ON)}$ 為 6.0ns，上升時(shí)間 $t{r}$ 在 $V{GS}=10V$、$V{DS}=48V$、$I{D}=25A$ 且 $R{G}=2.5Omega$ 時(shí)為 25ns，關(guān)斷延遲時(shí)間 $t{d(OFF)}$ 為 16ns，下降時(shí)間 $t{f}$ 為 2.0ns。
• 漏源二極管特性：正向二極管電壓 $V{SD}$ 在 $V{GS}=0V$、$I{S}=25A$ 且 $T{J}=25^{circ}C$ 時(shí)，典型值為 0.9V，最大值為 1.2V；在 $T{J}=125^{circ}C$ 時(shí)，典型值為 0.8V。反向恢復(fù)時(shí)間 $t{rr}$ 在 $V{GS}=0V$、$dI{S}/dt = 100A/mu s$ 且 $I_{S}=25A$ 時(shí)為 28ns。

三、典型特性曲線分析

1. 導(dǎo)通區(qū)域特性

從導(dǎo)通區(qū)域特性曲線可以看出，不同柵源電壓下，漏極電流隨漏源電壓的變化情況。隨著柵源電壓的升高，漏極電流在相同漏源電壓下會(huì)增大，這體現(xiàn)了 MOSFET 的導(dǎo)通特性與柵源電壓的關(guān)系。

2. 傳輸特性

傳輸特性曲線展示了在不同結(jié)溫下，漏極電流隨柵源電壓的變化?？梢钥吹?，結(jié)溫對(duì)漏極電流有一定影響，在高溫時(shí)漏極電流會(huì)有所下降。

3. 導(dǎo)通電阻與柵源電壓關(guān)系

導(dǎo)通電阻 $R{DS(on)}$ 與柵源電壓密切相關(guān)。隨著柵源電壓的升高，$R{DS(on)}$ 逐漸減小。這提示我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí)，要合理選擇柵源電壓，以降低導(dǎo)通電阻，減少損耗。

4. 導(dǎo)通電阻與漏極電流和柵電壓關(guān)系

該曲線顯示了導(dǎo)通電阻在不同漏極電流和柵電壓下的變化情況。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)負(fù)載電流和柵源電壓來(lái)綜合考慮導(dǎo)通電阻的影響。

5. 導(dǎo)通電阻隨溫度變化

導(dǎo)通電阻會(huì)隨著結(jié)溫的升高而增大。這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)散熱方案時(shí)，要充分考慮溫度對(duì)導(dǎo)通電阻的影響，確保器件在不同溫度環(huán)境下都能正常工作。

6. 漏源漏電流與電壓關(guān)系

漏源漏電流隨著漏源電壓的升高而增大，且在不同結(jié)溫下有不同的變化趨勢(shì)。在高壓應(yīng)用中，需要關(guān)注漏電流的大小，以避免對(duì)電路性能產(chǎn)生影響。

7. 電容變化特性

電容會(huì)隨著漏源電壓的變化而變化。在高頻開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，電容的變化會(huì)影響開(kāi)關(guān)速度和損耗，因此需要對(duì)電容特性有充分的了解。

8. 柵源與總電荷關(guān)系

該曲線展示了柵源電荷和總柵極電荷之間的關(guān)系。在設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，需要根據(jù)這些電荷特性來(lái)選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)，以確保 MOSFET 能夠快速、可靠地開(kāi)關(guān)。

9. 電阻性開(kāi)關(guān)時(shí)間與柵極電阻關(guān)系

開(kāi)關(guān)時(shí)間會(huì)隨著柵極電阻的變化而變化。通過(guò)合理選擇柵極電阻，可以?xún)?yōu)化開(kāi)關(guān)時(shí)間，提高開(kāi)關(guān)效率。

10. 二極管正向電壓與電流關(guān)系

二極管正向電壓隨著電流的增大而升高，且在不同結(jié)溫下有不同的表現(xiàn)。在使用 MOSFET 的體二極管時(shí)，需要考慮這些特性，以確保二極管能夠正常工作。

11. 最大額定正向偏置安全工作區(qū)

該曲線定義了 MOSFET 在不同漏源電壓和漏極電流下的安全工作范圍。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須確保器件的工作點(diǎn)在安全工作區(qū)內(nèi)，以避免器件損壞。

12. 最大漏極電流與雪崩時(shí)間關(guān)系

該曲線展示了在不同初始結(jié)溫下，最大漏極電流與雪崩時(shí)間的關(guān)系。在可能發(fā)生雪崩的應(yīng)用中，需要根據(jù)該曲線來(lái)評(píng)估器件的可靠性。

13. 熱響應(yīng)特性

熱響應(yīng)曲線顯示了在不同脈沖時(shí)間和占空比下，熱阻的變化情況。這對(duì)于設(shè)計(jì)散熱方案和評(píng)估器件在不同工作條件下的熱性能非常重要。

四、訂購(gòu)信息

NVTFS5C673NL 有不同的封裝和標(biāo)記可供選擇，例如 NVTFS5C673NLTAG、NVTFS5C673NLTWG 和 NVTFS5C673NLWFTAG 等。不同的型號(hào)在封裝和包裝數(shù)量上有所不同，工程師可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

五、機(jī)械尺寸與封裝

文檔中詳細(xì)給出了 WDFN8 和 WDFNW8 兩種封裝的機(jī)械尺寸和引腳排列信息。在進(jìn)行 PCB 設(shè)計(jì)時(shí)，需要嚴(yán)格按照這些尺寸要求進(jìn)行布局，以確保器件能夠正確安裝和焊接。

六、總結(jié)與思考

Onsemi 的 NVTFS5C673NL 功率 MOSFET 憑借其緊湊的設(shè)計(jì)、低導(dǎo)通損耗、低電容等特性，在電源管理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，我們還需要根據(jù)具體的電路需求，綜合考慮各項(xiàng)參數(shù)和特性，合理選擇器件和設(shè)計(jì)電路。例如，在高溫環(huán)境下，如何確保器件的散熱性能？在高頻開(kāi)關(guān)應(yīng)用中，如何優(yōu)化開(kāi)關(guān)時(shí)間和減少損耗？這些都是我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中需要深入思考和解決的問(wèn)題。希望通過(guò)本文的介紹，能夠幫助電子工程師更好地了解和應(yīng)用 NVTFS5C673NL 功率 MOSFET。